オープンループステッピングモーターが脱調する原因
- 過負荷： 急激に加わった負荷トルクがモーターの出力トルクを超えると、モーターは回転できなくなりますが、ドライバーはパルスを送り続けます。これにより、実際の位置が指令位置に対して遅れてしまいます。
- 速度超過： モーターは高速で回転するほど使用可能なトルクが低下します。加速が急すぎる場合や、速度がモーターの能力を超えると、ローターがパルス周波数に追従できなくなり、脱調が発生します。
- 共振： ステッピングモーターは特定の中速域で共振を起こしやすく、動作が不安定になり、これも脱調の原因となります。
クローズドループステッピングモーターが脱調を防ぐ仕組み
- リアルタイム監視： モーターの後部シャフトに取り付けられたエンコーダーが、ローターの実際の位置を継続的に監視し、その情報をドライバーにフィードバックします。
- 比較と誤差補正： ドライバーの制御アルゴリズムは、指令位置と実際のフィードバック位置を常に比較します。
- 動的調整：
- 実際の位置が指令位置に対して遅れている場合（脱調の予兆または既に発生している状態）、ドライバーは位相電流と通電角度を動的に調整して出力トルクを増加させ、モーターを強制的に「追いつかせ」、位置が一致するまで補正します。
- 実際の位置が指令位置に対して進んでいる場合（頻度は低いものの発生し得ます）、ドライバーは電流を低減して制動トルクを印加します。
- 負荷が急増した場合、エンコーダーは減速または位置の遅れを即座に検出し、ドライバーはトルクを増加させて急激な負荷に対処します。
クローズドループステッピングモーターが脱調を防げる原理は、その閉ループ制御システムが速度と位置の誤差をリアルタイムで監視・補正できる能力にあります。モーターの使用可能トルクが負荷要求を上回っている限り、クローズドループシステムはエンコーダーを通じて速度と位置を継続的に監視し、あらゆる偏差を補正するようドライバーに指令して、モーターが目標位置に正確に到達することを保証します。
重要：要求トルクがモーターの最大出力を超える場合、または機械的な伝達系に故障が発生した場合は、モーターが脱調またはストールする可能性があります。このような場合、ドライバーは通常、アラームをトリガーするか保護状態に入ります。
例
1,000パルスの指令が出されたにもかかわらず、エンコーダーがローターは目標位置に到達していないと検出した場合、ドライバーは位相電流と通電を動的に調整して位置誤差を補正します。ただし、この補正はモーターに負荷を克服するのに十分なトルク余裕がある場合にのみ有効です。（注：クローズドループ補正は微細な位置補正を目的としており、根本的なトルク不足や機械的故障を克服することはできません。アプリケーションに対して適切なサイズのモーターを選定してください。）